高密度单点地震采集技术

1.1 高密度地震采集技术概述

减小面元尺度，增加提高空间采样率，是提高分辨率的重要手段。近几年由于地震仪器和计算机能力的发展，这一技术发展很快，并以高密度采集技术称之。该技术不断发展成系列技术，该技术系列有两个显著特点，一是小尺度方形面元，保证空间采样足够和面元属性均匀；二是接收道数多，这是由面元尺度和目的层埋深两项因素决定的。

减小面元尺度，增加提高空间采样率，是提高分辨率的重要手段，尤其是横向分辨率。高密度空间采样通过加大空间域、时间域的数据采集密度，增加目的层有效覆盖次数，提高速度分析精度，便于室内灵活有效地进行资料处理，在提高资料信噪比的基础上提高地震资料的纵横向分辨率及信息精度，促进勘探开发技术向特高精度发展，对山地勘探和小断块、薄储层、小砂体、小尺度孔洞的识别以及精细油藏描述具有重要意义。

近年来，高密度地震采集技术已成为国内外勘探工作者关注的热点，主要原因是这一技术提高了地震资料的分辨率和信噪比，对于勘探开发中储层预测和油藏描述是极为有利的。

高密度三维地震技术首先应用于海洋勘探，这是由于海洋地震勘探的设备特点决定的：海洋勘探检波器不组合；道间距小，并且计算机的发展可以传输较大量的地震数据。PGS公司于1993年使用5缆地震采集船，2001年发展到16缆，目前能达到20缆进行地震作业。面元普遍使用小尺度6.25m×25m，有的甚至减小到6.25m×12.50m、3.125m×12.50m。采集中采用单个压电检波器接收、气枪组合激发。

陆地高密度地震技术的研究和试验工作投入较多的是WesternGeco 公司。WesternGeco以野外单检波器接收、室内进行数字组合处理（DGF）（DigitalGroup Forming）等称为“Q-Land”技术。DGF 把目前叠前处理的一些技术用于该处理中，如“十字排列”数据集形成、静校正、去噪、补偿、重采样等。面元多为15m×15m 或20m×20m。

国内对陆地高密度空间采样地震技术的研究也历时多年，1997年在塔里木盆地腹地开展了10m道距二维测线采集，2003年在鄂尔多斯盆地苏里格进行了5m道距单检波器接收二维测线采集，2004年在大庆江37井区开展了10m × 10m 面元三维采集，主要技术特征是减小道距、增加覆盖次数、野外多个检波器组合压噪、多井小药量组合激发、记录可控震源野外单次振动在室内进行叠加处理等。目前地震勘探中目的层深度大于3000m的地区普遍使用的面元尺度为25m×25m、15m×30m、20m×20m 等，目的层深度小于3000m的地区普遍使用的面元尺度为15m×30m、20m×20m、12.5m×25m 、10m×10m 等，在提高地层纵、横向分辨率等方面取得了效果显著。

近期，胜利油田开展了包括垦71、永新等地区的三维高密度地震采集工作，从试点到推广应用取得了一系列研究成果和应用效果。为进一步的研究济阳坳陷隐蔽性油气藏的地震响应特征，建立包括薄互层、砂砾岩体、小断块、潜山、火成岩等复杂构造、地层和岩性等隐蔽性油气藏的地震反射模式，为油藏综合地球物理建模和动态监测服务，进行高密度地震采集技术的适应性研究具有特别重要的指导意义。

1.2 单点单检波器地震勘探技术技术特点分析

传统的地震勘探在野外采用大道数检波器组合以压制野外的相干规则噪音，这种方法在过去的几十年中，在提高信噪比、提高信号的幅度等方面起到了积极的作用，但是，这种方法众所周知带来了地震勘探频率的损失、增加了地震波的失真度。野外组合压制了噪音的同时也压制了有效信号，也使得地震频率下降，同时组合降低了信号的动态范围。单点单检波器地震勘探技术就是在野外，按照以往的组合形式布设独立单个检波器，相互之间不用缆线联接，每个检波器的数据独立的输入到地震采集站的地震通道中，独立记录。地震数据在资料处理中心由资料处理员经过分析，根据不同点的噪音发育情况确定不同的组合形式，或组合、或不组合、或小组合、或大组合，以压制这个物理点的噪音，这种组合方式称之为数字组合方式。

单检波器方法在地震资料的改善、地震勘探质量的改善等方面具有独特的优势，早在1973 年有人就提出了这种思路，由于野外采集仪器技术的限制，直到2000年，随着大道数地震仪器的发展和问世，此方法的实施才变为可能，通过大量的野外试验，其优势体现的十分突出。

输出采样及采样密度

如果具备所有单点数据体，处理中的组合模式可以是多样的，根据地表不同特征构建不同的组合模式。与时间采样相比，初始的空间采样间隔的提高受成本和操作效益限制，但是野外单点接收的数目要考虑利于相干噪音的衰减，当使用面积组合时，空间采样率一定要满足平面两维的需要。

采集和处理中，数据体随组合形式而减小，组合不同于直接叠加，影响是多方面的，专门的处理软件可根据实际情况实现不同形式的组合。引起采集足迹的一个主要原因就是空间采样率不足，而空间采样率不足是由于野外地震道数受限制，野外线距和道距过大所引起的。单检波器接收时最小道距可达到5m ，提高了空间采样率，有效消除了采集足迹现象。

数据高分辨率和高保真度

从不同道距所采集的数据频谱分析看，小道距具有相对比较高的频谱。小道距在提高分辨率等方面具有独特的优势。单检波器接收也消除了由于地形的变化、或者是由于近地表速度的变化所造成的具有几毫秒甚至更大的旅行时差异的组内地震道的叠加所造成的地震信号的畸变、地震属性的失真、和质量的下降。也消除了不规则的地震检波器耦合、地震检波器公差所造成的地震信号的畸变、地震属性失真及地震质量的下降。 

 单点接收技术由于消除了地震道野外所存在的误差差异，有利于野外静校正的实施。单点单检波器接收为高分辨率地震勘探、岩性地震勘探指出了一条光明的道路.这种方法的实施，改善了地震勘探在山地、近地表变化剧烈的城市、工业区等地区的应用效果。是地震勘探技术革命性的发展，为储层描述、地震属性分析、地震参数提取等提供了高质量数据。

室内组合方法

地震勘探在采集过程中使用炮点和检波点组合方式压制干扰已经有较长的历史了。从理论上讲，适当的组合可以滤除不想要的噪音，然而，实际操作时理论性的组合比较难适应野外噪音的变化，并对组合当中的每个检波器产生了误差。地面耦合的不一致性和组内静校正的误差污染了地震数据。总之，组合形式越复杂，波场的采样误差就越大，因此野外布排时就需要特别仔细，同时在大道数作业时仍使用组合增加了野外成本另外地层是各向异性的，最佳的野外采集方式及组合模式在探区内应该是变化的，单检波器接收使得想要的组合形式可以在资料处理中心来构建，可以省略采集过程中的大量试验炮，也避免了大工区采用一种固定组合模式带来的压制变化噪音的问题。在室内使用组合，把每个单个检波器输出的信号组合叠加到一起，资料忠实于采集，在单检波器技术或者在采集时使用点组合形式下，从每个单独的检波器接收到的信号单独记录，这种方法具有明显优势。

单点接收对噪音波场具有充分地采样，与波数响应相对应的期望的时间和频率可以在测量到的波场上被有效利用。采样和去假频滤波是时间域数字记录的常规技术，使用单点接收将基本采样定律扩展到了空间域，恰当的单点接收数据体预处理使得数据按组合模式输出，排除了假频噪音。因为单点接收到的信号是独立的，所以单点接收也能够校正由于虚假振幅变化和沿组合方向的静校正差所造成的影响。

1.3 高密度单点采集技术展望

单点单检波器地震勘探技术随着勘探设备的发展正在飞速发展，勘探界普遍对此方法提出了应用要求，国外已经在墨西哥湾、中东等地进行了大量的试验性研究，获得了良好的高信噪比数据。我国复杂多变的近地表条件，正需要这种技术来避免近地表对组合带来的影响，东方公司等单位已经在西部实施了大量的称之为高密度采集的单点单检波器地震勘探，将原野外多道组合分解成小组合或单点接收，在计算中心实施数字组合，对克服高差的影响、近地表速度的影响等起点了积极的作用，获得了比较高信噪比的数据，为西部复杂地表条件下的地震勘探探索了一条新路。此方法是解决岩性勘探、复杂地区勘探值得探索和尝试的方法。